Ομοιοπολικός εσμός Θεωρία Lewis Oμοιοπολικός δεσμός: αμοιβαία συνεισφορά ηλεκτρονίων σθένους κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων δομή ευγενούς αερίου (κανόνας της οκτάδας) Πλεονεκτήματα: η πληρέστερη προ-κβαντική θεωρία απλότητα εφαρμογής ερμηνεία γεωμετρίας μορίων Αστοχίες: δεσμοί σε υπερσθενή και ελλιπή ηλεκτρονίων μόρια ερμηνεία δεσμών για στοιχεία των ομάδων 15-18 του ΠΠ ποσοτικοποίηση ενέργειας και μήκους δεσμών
Κβαντομηχανική θεώρηση χημικού δεσμού Θεωρία δεσμού σθένους (Valence Bond theory, VBT) Heitler & London (1927) Pauling & Slater (1930) Θεωρία μοριακών τροχιακών (Molecular Orbital theory, MOT) Hund & Mulliken (1932)
Θεωρία δεσμού σθένους (Valence Bond theory, VBT) ο δεσμός οφείλεται σε κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων ο δεσμός προϋποθέτει επικάλυψη ατομικών τροχιακών της στοιβάδας σθένους τα επικαλυπτόμενα τροχιακά πρέπει να είναι παραπλήσιας ενέργειας και κατάλληλης συμμετρίας ο συνολικός αριθμός ηλεκτρονίων στα δύο τροχιακά που επικαλύπτονται δεν μπορεί να υπερβαίνει τον αριθμό 2 καιαυτάθαπρέπειναέχουν αντιπαράλληλο spin η ισχύς του δεσμού είναι τόσο μεγαλύτερη, όσο ο βαθμός επικάλυψης των τροχιακών αυτών (αρχή μέγιστης επικάλυψης) τα τροχιακά που δεν επικαλύπτονται, παραμένουν αμετάβλητα, επομένως τα άτομα διατηρούν τον αρχικό τους χαρακτήρα
εσμός Η-Η. Μεταβολή της ηλεκτρονικής πυκνότητας καθώς τα 2 άτομα Η προσεγγίζουν
Μήκος δεσμού: ηαπόστασητωνπυρήνωνπου αντιστοιχεί στην μικρότερη δυναμική ενέργεια του συστήματος
Μοριακή δόμηση Η 2 ηλεκτρονιακή διαμόρφωση Η: 1s 1 Για να δημιουργηθεί δεσμός θα πρέπει τα 1s ατομικά τροχιακά κάθε ατόμου Η να επικαλυφθούν ώστε να προκύψει ένα ζεύγος e-, το οποίο θα έλκεται και από τους δύο πυρήνες
Μοριακή δόμηση F 2
Μοριακή δόμηση ΗCl Όλα τα τροχιακά, πλην του s, αλληλοεπικαλύπτονται κατά τις κατευθύνσεις που δείχνουν οι λοβοί τους, έτσι ώστε να επιτυγχάνεται η μέγιστη δυνατή επικάλυψη
Μοριακή δόμηση Η 2 S
Μοριακή δόμηση AsH 3
Είδη δεσμών σ και π δεσμοί σ-δεσμός: η ηλεκτρονική πυκνότητα είναι συγκεντρωμένη πάνω στον άξονα που ενώνει τους 2 πυρήνες Οι σ δεσμοί εξασφαλίζουν τη μέγιστη δυνατή επικάλυψη (αξονική επικάλυψη) Ανάμεσα σε 2 άτομα μόνο ένας σ δεσμός μπορεί να σχηματιστεί
σ δεσμοί σχηματίζονται μεταξύ s-s, s-p και p-p (κατά τον άξονά τους) τροχιακών
π δεσμός: πλευρική επικάλυψη p-p ατομικών τροχιακών με παράλληλους άξονες μικρότερη επικάλυψη (πλευρική επικάλυψη) ασθενέστερος του σ δεσμού σχηματίζεται μόνο αφού έχει προηγηθεί σ δεσμός τα s τροχιακά δεν συμμετέχουν σε π δεσμούς ο άξονας που συνδέει τους δύο πυρήνες βρίσκεται σε επιφάνεια στην οποία δεν έχει πιθανότητα να βρίσκεται το ηλεκτρονιακό νέφος (κομβική επιφάνεια).
δ δεσμός: επικάλυψη d-d και d-f τροχιακών φ δεσμός: επικάλυψη f-f τροχιακών
Μοριακή δόμηση Ν 2
Αριθμός δεσμών σύμφωνα με τη θεωρια VB
Θεμελιώδης και ιεγερμένη κατάσταση
1 σ δεσμός μεταξύ 2s του C και 1s του Η 3 σ δεσμοί μεταξύ 2p του C και 1s του Η 6 C 1 H συμφωνεί με την μοριακή δομή του CH 4?
Υβριδικά ατομικά τροχιακά Υβριδισμός: μίξη ατομικών τροχιακών του ίδιου ατόμου που οδηγεί στη δημιουργία νέων τροχιακών (υβριδικά) Τα υβριδικά τροχιακά είναι αριθμητικά ίσα με τα συνδυαζόμενα ατομικά τροχιακά. ιαφέρουν ως προς την ενέργεια, τη μορφή και τον προσανατολισμό τους. Έχουν συνολική ενέργεια μικρότερη από το άθροισμα των ενεργειών των συμβαλλόμενων ατομικών τροχιακών, γι αυτό ευνοείται ο σχηματισμός τους.
Μόρια της μορφής ΑΧ 2 : sp υβριδισμός ή γραμμικός υβριδισμός sp υβριδισμός Μοριακή γεωμετρία BeH 2 Τα δύο sp υβριδικά τροχιακά διατάσσονται ευθύγραμμα. Σχηματισμός δύο σ δεσμών με επικάλυψη δύο sp υβριδικών τροχιακών του Be με ισάριθμα s τροχιακά του H
Μόρια της μορφής ΑΧ 3 : sp 2 υβριδισμός ή τριγωνικός υβριδισμός Μοριακή γεωμετρία sp 2 BF 3 Με συνδυασμό ενός s και δύο p ατομικών τροχιακών προκύπτουν τρία sp 2 υβριδικά τροχιακά που έχουν επίπεδη τριγωνική διάταξη. Σχηματισμός τριών σ δεσμών με επικάλυψη των sp 2 τροχιακών του B με τα 2p τροχιακά των F
Μόρια της μορφής ΑΧ 4 : sp 3 υβριδισμός ή τετραεδρικός υβριδισμός υβριδισμός Σχηματισμός 4 σ δεσμώνμε επικάλυψη των sp 3 τροχιακών του C με τα 1s τροχιακά των H στο μόριο CH 4
Μόρια της μορφής ΑΧ 5 : dsp 3 υβριδισμός - τριγωνική διπυραμίδα Μοριακή γεωμετρία PCl 5
Μόρια της μορφής ΑΧ 6 : d 2 sp 3 υβριδισμός - οκταεδρικός Μοριακή γεωμετρία SF 6
Υβριδισμός ατομικών τροχιακών
sp 3 υβριδισμός ατομικών τροχιακών στον C Μοριακή γεωμετρία C 2 H 6 H H H C C H H H C 2 H 6 : ένας σ δεσμός C-C
sp 2 υβριδισμός ατομικών τροχιακών στον C Μοριακή γεωμετρία C 2 H 4 C 2 H 4 : ένας σ και ένας π δεσμός μεταξύ των ατόμων C (διπλός δεσμός)
sp υβριδισμός ατομικών τροχιακών στον C Μοριακή γεωμετρία C 2 H 2 C 2 H 2 : ένας σ και δύο π δεσμοί μεταξύ των ατόμων C (τριπλός δεσμός)
Ποιες οι δυνατές επικαλύψεις ανάμεσα σε s και p τροχιακά. Τι είδους δεσμοί σχηματίζονται σε κάθε περίπτωση. Το άτομο του 14 Si στη θεμελιώδη κατάσταση διαθέτει δύο ασύζευκτα ηλεκτρόνια. i) Πως δικαιολογείται ο σχηματισμός SiH 4. Ποια η γεωμετρία του. Ποια η υβριδοποίηση στο μόριο SF 6. ΓιατίδενυπάρχειηαντίστοιχηένωσηOF 6.( 16 S) Ποια υβριδικά τροχιακά χρησιμοποιούν τα κεντρικά άτομα στα ιόντα BF 4-, SiF 6 2-, PH 4+. 5 B, 14 Si, 15 P.